CN107218031B - 煤炭地下气化出气孔的温度监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了煤炭地下气化出气孔的温度监测装置及方法，该温度监测装置包括导热管、铠装热电偶、导热填充物以及显示机构，导热管内设置有封闭式腔体，封闭式腔体在导热管的一端设置有开口；铠装热电偶通过传输线悬挂于封闭式腔体中；导热填充物填充于所述导热管内，其包裹所述铠装热电偶；显示机构位于所述导热管的外侧，其与所述铠装热电偶通信连接。本发明提供的煤炭地下气化出气孔的温度监测装置及方法，依次通过导热管、导热填充物将出气孔中的温度传递给铠装热电偶以实现温度监测，而铠装热电偶位于导热管内的封闭式腔体中，如此消除出气孔内复杂气体环境对铠装热电偶的负面影响，从而延长铠装热电偶的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采技术，具体涉及一种煤炭地下气化出气孔的温度监测装置及方法。
背景技术
煤炭地下气化技术是一种将埋藏在地下的煤炭进行直接的、有控制的燃烧，通过煤的热作用及化学作用，产生可燃气体的过程。其中，地下气话的出气孔温度是非常重要的表征参数之一，也是对地下煤气化实际工艺进行调整的重要依据，由此必须对该温度进行监测。
现有技术的温度监测装置包括铠装热电偶、输送线以及导向锤，铠装热电偶和导向锤固定于输送线的一端，铠装热电偶能够在高温中进行温度监测，使用时，通过输送线将铠装热电偶和导向锤放入地下气化出气孔的目标深度以实现对地下气化出气孔内的温度的监测，申请号为200910157527.4，授权公告日为2013年12月11日，名称为《在线地下测温系统》的发明专利提供的就是这样一种温度监测装置。
现有技术的不足之处在于，地下气化出气孔中的氛围较为复杂，如含有大量易燃易爆高腐蚀性气体，该复杂环境使得品质较差的铠装热电偶无法使用，也降低了品质较好的铠装热电偶的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤炭地下气化出气孔的温度监测装置及方法，以解决技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤炭地下气化出气孔的温度监测装置，包括：
导热管，其内设置有封闭式腔体，所述封闭式腔体在所述导热管的一端设置有开口；
铠装热电偶，其通过传输线悬挂于封闭式腔体中；
导热填充物，其填充于所述导热管内，其包裹所述铠装热电偶；
显示机构，其位于所述导热管的外侧，其与所述铠装热电偶通信连接。
上述的温度监测装置，所述导热管包括外套管和内套于所述外套管的内套管，所述外套管和内套管之间形成所述封闭式腔体。
上述的温度监测装置，所述内套管上远离所述开口的一端凸出于所述外套管。
上述的温度监测装置，还包括连接法兰，所述连接法兰包括外圈、内套于所述外圈的内圈以及连接所述外圈和内圈的支撑架，所述外圈固接于所述外套管上开设有开口的端部，所述内圈固接于所述内套管上开设有开口的端部。
上述的温度监测装置，还包括导热重力锤，所述导热重力锤上设置有容纳孔，所述铠装热电偶嵌于所述容纳孔中。
上述的温度监测装置，所述导热重力锤上设置有密封件，所述密封件封闭于所述容纳孔的孔口上。
上述的温度监测装置，还包括抵压件、锁紧件，所述容纳孔的孔口处设置有连接槽，所述密封件的一端固接于所述连接槽中，所述抵压件抵压于所述密封件上背离所述容纳孔的一侧，所述锁紧件的端盖抵压于所述抵压件上背离所述密封件的一侧，所述锁紧件的边缘部分固接于所述密封件上
上述的温度监测装置，所述导热填充物为颗粒物。
本发明还提供一种煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，包括以下步骤：
将导热管伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其端部到达第一预设深度；
将铠装热电偶从导热管位于地面一端的开口中吊入其内部的封闭式腔体中，直至所述铠装热电偶到达第二预设深度；
从所述开口中向所述封闭式腔体中填入导热填充物以使得所述导热填充物包裹所述铠装热电偶；
通过显示机构获取所述铠装热电偶检测到的温度值。
本发明还提供一种煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，包括以下步骤：
将铠装热电偶从导热管上设置有开口的一端吊入其内部的封闭式腔体中，直至所述铠装热电偶到达第二预设深度；
从所述开口中向所述封闭式腔体中填入导热填充物以使得所述导热填充物包裹所述铠装热电偶；
将导热管伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其远离所述开口的一端到达第一预设深度；
通过显示机构获取所述铠装热电偶检测到的温度值。
在上述技术方案中，本发明提供的煤炭地下气化出气孔的温度监测装置，依次通过导热管、导热填充物将出气孔中的温度传递给铠装热电偶以实现温度监测，而铠装热电偶位于导热管内的封闭式腔体中，如此消除出气孔内复杂气体环境对铠装热电偶的负面影响，从而延长铠装热电偶的使用寿命。
由于上述煤炭地下气化出气孔的温度监测装置具有上述技术效果，该煤炭地下气化出气孔的温度监测装置的使用方法也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的煤炭地下气化出气孔的温度监测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的铠装热电偶和导热重力锤的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的连接法兰的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的连接法兰和封闭件的结构示意图；
图5为本发明一种实施例提供的煤炭地下气化出气孔的温度监测方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的另一种煤炭地下气化出气孔的温度监测方法的流程图。
附图标记说明：
1、导热管；1.1、封闭式腔体；1.2、开口；1.3、外套管；1.4、内套管；2、铠装热电偶；3、传输线；4、导热填充物；5、显示机构；6、连接法兰；6.1、外圈；6.2、内圈；6.3、支撑架；7、导热重力锤；8、密封件；9、抵压件；10、锁紧件；11、顶板；12、底板；13、煤层；14、地面；15、封闭件；16、锁紧机构。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1-4所示，本发明实施例提供的一种煤炭地下气化出气孔的温度监测装置，包括导热管1、铠装热电偶2、导热填充物4以及显示机构5，导热管1内设置有封闭式腔体1.1，封闭式腔体1.1在导热管1的一端设置有开口1.2；铠装热电偶2通过传输线3悬挂于封闭式腔体1.1中；导热填充物4填充于所述导热管1内，其包裹所述铠装热电偶2；显示机构5位于所述导热管1的外侧，其与所述铠装热电偶2通信连接。
具体的，导热管1包括管体，如圆管、方管或者其它外形的管状结构，其内部设置有一封闭式腔体1.1，封闭式腔体1.1具有一开口1.2，该开口1.2设置于导热管1的一端，铠装热电偶2为温度检测传感器，其通过传输线3悬挂于封闭式腔体1.1中，同时封闭式腔体1.1填充有导热填充物4，导热填充物4为导热性能良好的物质，如颗粒状物体、粉末状物体、流体或者液体，通过导热管1一端的开口1.2向封闭式腔体1.1内输入导热填充物4，以使得导热填充物4覆盖并包裹铠装热点无，由于导热管1和导热填充物4均为导热性能良好的物质，如此导热管1外的温度可以通过导热管1和导热填充物4传递给铠装热电偶2，从而使得铠装热电偶2得以检测导热管1外的温度。铠装热电偶2与显示机构5通信连接，如有线、无线或者有线无线同步通信连接，如此通过显示机构5显示铠装热电偶2检测到的温度。
本实施例提供的温度监测装置，使用时将导热管1放入煤炭地下气化的出气孔中，以导热管1封闭的一端伸入出气孔的底部，而导热管1设置有开口1.2的一端位于地面14，预先或者再将铠装热电偶2通过传输线3从开口1.2放入封闭式腔体1.1中，再通过开口1.2向封闭式腔体1.1中填入导热填充物4，直至导热填充物4盖住铠装热电偶2，检测时，通过一预设时间的传热，使得导热管1内的温度和导热管1外的温度一致，如此铠装热电偶2检测到的温度即为导热管1外的出气孔内的温度。
本实施例中，传输线3可以仅用于铠装热电偶2的悬挂，也可以是铠装热电偶2与显示机构5的连接线，即铠装热电偶2与显示机构5的通信导线。
本发明提供的煤炭地下气化出气孔的温度监测装置，依次通过导热管1、导热填充物4将出气孔中的温度传递给铠装热电偶2以实现温度监测，而铠装热电偶2位于导热管1内的封闭式腔体1.1中，如此消除出气孔内复杂气体环境对铠装热电偶2的负面影响，从而延长铠装热电偶2的使用寿命。
本实施例中，进一步的，所述导热管1包括外套管1.3和内套于所述外套管1.3的内套管1.4，所述外套管1.3和内套管1.4之间形成所述封闭式腔体1.1，即导热管1为复合式管体。包括相套的外套管1.3和内套管1.4，两个管体之间的空间为封闭式腔体1.1，如此设置的作用在于，一方面将导热管1的重量集中于中心部分，便于导热管1的稳定，其二减小封闭式腔体1.1的体积，从而降低导热填充物4的用量和填充时间。
本实施例中，进一步的，内套管1.4上远离所述开口1.2的一端凸出于所述外套管1.3，即在导热管1上远离开口1.2的一端内套管1.4的端部凸出布置，如此便于导热管1的插入煤层13中，使得导热管1更为整体更为稳定。
本实施例中，进一步的，还包括连接法兰6，所述连接法兰6包括外圈6.1、内套于所述外圈6.1的内圈6.2以及连接所述外圈6.1和内圈6.2的支撑架6.3，所述外圈6.1固接于所述外套管1.3上开设有开口1.2的端部，所述内圈6.2固接于所述内套管1.4上开设有开口1.2的端部，连接法兰6用于连接复合式管体，其外圈6.1固定连接导热管1的外套管1.3，内圈6.2固定连接导热管1的内套管1.4，如此在该端部实现外套管1.3和内套管1.4的固定连接。
本实施例中，更进一步的，还包括封闭件15和锁紧机构16，封闭件15封闭于连接法兰6的内圈6.2上，如此封闭内套管1.4上设置有开口1.2的一端，锁紧机构16用于将封闭件15锁紧于导热管1上，锁紧机构16可以是螺接机构、卡接机构或者其它的固接机构，相应的，锁紧机构16螺接、卡接于内套管1.4或者法兰的内圈6.2上。如此实现内套管1.4端部的封闭。
本实施例中，进一步的，还包括导热重力锤7，所述导热重力锤7上设置有容纳孔，所述铠装热电偶2嵌于所述容纳孔中，导热重力锤7用于提供重力，如此一方面便于铠装热电偶2垂入封闭式腔体1.1中，另一方面防止导热填充物4磨损铠装热电偶2。
本实施例中，进一步的，所述导热重力锤7上设置有密封件8，所述密封件8封闭于所述容纳孔的孔口上，密封件8实现容纳孔的封闭，防止导热填充物4进入容纳孔中，从而保护铠装热电偶2，延长铠装热电偶2的使用寿命。
本实施例中，进一步的，还包括抵压件9、锁紧件10，所述容纳孔的孔口处设置有连接槽，所述密封件8的一端固接于所述连接槽中，所述抵压件9抵压于所述密封件8上背离所述容纳孔的一侧，所述锁紧件10的端盖抵压于所述抵压件9上背离所述密封件8的一侧，所述锁紧件10的边缘部分固接于所述密封件8上，如此实现密封件8在容纳孔上的紧密固接。
本实施例中，优选的，所述导热填充物4为颗粒物，如石英砂、金属颗粒物，其材料易得且导热效果极好。
如图5所示，本发明还提供一种煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，包括以下步骤：
101、将导热管1伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其端部到达第一预设深度；
具体的，第一预设深度大于铠装热电偶2的监测深度的煤层13中的某个部位，如铠装热电偶2的监测深度为150米，则第一预设深度为152、155、16米，预先将导热管1伸入出气孔中，此时导热管1的一端位于出气孔中，另一端位于地面14以上。
102、将铠装热电偶2从导热管1位于地面14一端的开口1.2中吊入其内部的封闭式腔体1.1中，直至所述铠装热电偶2到达第二预设深度；
具体的，导热管1安装固定好后，将铠装热电偶2从地面14以上的导热管1的端部的开口1.2处放入封闭式腔体1.1中，直至铠装热电偶2到达第二预设深度，通过获取连接铠装热电偶2的传输线3的长度得以获取铠装热电偶2在出气孔中的深度，第二预设深度即为铠装热电偶2的检测深度。
103、从所述开口1.2中向所述封闭式腔体1.1中填入导热填充物4以使得所述导热填充物4包裹所述铠装热电偶2；
具体的，将颗粒、粉末、流体或者液态的导热填充物4填入封闭式腔体1.1中，直至其包裹覆盖铠装热电偶2，如此铠装热电偶2依次通过导热填充物4和导热管1实现热传递，使得铠装热电偶2检测的温度即为导热管1外出气孔内的温度。
104、通过显示机构5获取所述铠装热电偶2检测到的温度值。
具体的，铠装热电偶2通过有线传输或者无线传输的方式，将铠装热电偶2检测到的出气孔内的温度数值由显示机构5显示出来，在经过一定的时间后，如1分钟、3分钟后，待导热管1和导热填充物4实现充分的热量传递后，使得封闭式腔体1.1内的温度与导热管1外的温度一致，此时，显示机构5显示的温度即为出气孔内的温度，即得以监测到出气孔内的温度数值。
如图6所示，本发明还提供一种煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，包括以下步骤：
101’、将铠装热电偶2从导热管1上设置有开口1.2的一端吊入其内部的封闭式腔体1.1中，直至所述铠装热电偶2到达第二预设深度；
102’、从所述开口1.2中向所述封闭式腔体1.1中填入导热填充物4以使得所述导热填充物4包裹所述铠装热电偶2；
103’、将导热管1伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其远离所述开口1.2的一端到达第一预设深度；
104’、通过显示机构5获取所述铠装热电偶2检测到的温度值。
具体的，与上述图5所示温度监测方法的不同之处在于，先将铠装热电偶2和导热填充物4依次放入封闭式腔体1.1中，再将导热管1放入出气孔中以实现对温度的监测。
由于上述煤炭地下气化出气孔的温度监测装置具有上述技术效果，该煤炭地下气化出气孔的温度监测装置的使用方法也应具有相应的技术效果。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (4)
1.一种煤炭地下气化出气孔的温度监测装置，其特征在于，包括：
导热管，其内设置有封闭式腔体，所述封闭式腔体在所述导热管的一端设置有开口；
铠装热电偶，其通过传输线悬挂于所述封闭式腔体中；
导热填充物，其填充于所述封闭式腔体内，其包裹所述铠装热电偶；
显示机构，其位于所述导热管的外侧，其与所述铠装热电偶通信连接；
所述导热管包括外套管和内套于所述外套管的内套管，所述外套管和内套管之间形成所述封闭式腔体；
所述内套管上远离所述开口的一端凸出于所述外套管；
还包括连接法兰，所述连接法兰包括外圈、内套于所述外圈的内圈以及连接所述外圈和内圈的支撑架，所述外圈固接于所述外套管上开设有所述开口的端部，所述内圈固接于所述内套管上开设有开口的端部；
还包括导热重力锤，所述导热重力锤上设置有容纳孔，所述铠装热电偶嵌于所述容纳孔中；所述导热重力锤上设置有密封件，所述密封件封闭于所述容纳孔的孔口上；
还包括抵压件、锁紧件，所述容纳孔的孔口处设置有连接槽，所述密封件的一端固接于所述连接槽中，所述抵压件抵压于所述密封件上背离所述容纳孔的一侧，所述锁紧件的端盖抵压于所述抵压件上背离所述密封件的一侧，所述锁紧件的边缘部分固接于所述密封件上。
2.根据权利要求1所述的温度监测装置，其特征在于，所述导热填充物为颗粒物。
3.一种采用权利要求1或2所述的温度监测装置的煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将导热管伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其端部到达第一预设深度；
将铠装热电偶从导热管位于地面一端的开口中吊入其内部的封闭式腔体中，直至所述铠装热电偶到达第二预设深度；
从所述开口中向所述封闭式腔体中填入导热填充物以使得所述导热填充物包裹所述铠装热电偶；
通过显示机构获取所述铠装热电偶检测到的温度值。
4.一种采用权利要求1或2所述的温度监测装置的煤炭地下气化出气孔的温度监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铠装热电偶从导热管上设置有开口的一端吊入其内部的封闭式腔体中，直至所述铠装热电偶到达第二预设深度；
从所述开口中向所述封闭式腔体中填入导热填充物以使得所述导热填充物包裹所述铠装热电偶；
将导热管伸入到煤炭地下气化的出气孔中的直至其远离所述开口的一端到达第一预设深度；
通过显示机构获取所述铠装热电偶检测到的温度值。
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